Устройство для защиты от перенапряжений нагрузки

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электропитания радиотехнических устройств,Цель изобретения - уменьшениеуровня перенапряжений с сохранениемнепрерывности питания нагрузки и повьшение КПД за счет уменьшения мощ -ности, рассеиваемой на регулирующем 10транзисторе в нормальном режиме питания при отсутствии перенапряжений,Ка чертеже представлена схема устройства.Устройство 1 для защиты от перенапряжений нагрузки 2, подключаемойх источнику 3 питания, содержит регулирующий первый транзистор 4, уп.равляющий второй транзистор 5, первыйрезистор 6 и пороговую первую цепочку 7, состоящую иэ последовательносоединенных резисторов 8 и 9 и стабилитронов 10, причем одноименные первые выводы коллектор-эмиттерных переходов первого 4 и второго .5 транзисторов соединены между собой и предназначены для подключения к первомувыводу источника 3 питания, второйвывод коллектор-эмиттерного переходапервого транзистора 4 предназначен зодля подключения к первому выводу нагрузки 2, а база первого транзистора4 соединена с первым выводом первогорезистора 6, второй вывод которого,соединенный с первым концевым выводомпервой цепочки 7, предназначен дляподключения к вторым выводам нагрузки 2 и источника 3 питания,В устрбйстве имеются компенсирующий третий транзистор 11 и пороговаявторая цепочка 12, состоящая из последовательно соединенных резисторов13 и стабилитронов 14. Второй концевой вывод первой цепочки 7 соединенс первым выводом коллектор-эмиттерного перехода второго транзистора 5, асредний ее вывод - с базой второготранзистора 5, второй вывод коллекторэмиттерного перехода которого соециненс базой первого транзистора 4. Коллектор третьего транзистора 11 и первый концевой вывод второй цепочки 12соединены с первым выводом коллекторэмиттерного перехода, а эмиттер третьего транзистора 11 соединен с вторым выводом коллектор-эмиттерного перехода первого транзистора 4, срецнийвывод второй цепочки 12 соединен сбазой третьего транзистора 11, а ее второй концевой вывод через общий токопровод 13 соединяется с вторым выводом первого резистора. Регулирующий первый транзистор 4 выполнен составным из двух транзисторов.Устройство работает следующим образом.При нормальном напряжении источника 3 питания транзистор 5 закрыт, так как стабилитрон О имеет порог открывания несколько выше нормального напряжения источника питания, Ток в базовой цепи (переход эмиттер - база, резистор 9, стабилитрон 10) транзистора 5 отсутствует, а следовательно, отсутствует и коллекторный ток. Регулирующий транзистор 4 открыт и находится в режиме глубокого насыщения (11 =0,2-0,5 В) за счет базового тока, протекающего через переход эмиттер - база и резистор 6 от плюсовой шины питания к минусовой.Степень насыщения может быть обеспечена сколь угодно глубокой, так как определяется резистором 6, величина которого ограничений не имеет, При открытом транзисторе 4 транзистор 1 полностью закрыт, так как к его переходу база - эмиттер через резистор 13 приложено малое напряжение (Б ) регулирующего транзистора 4. В результате при нормальном напряжении источника 3 обеспечивается питание нагрузки 2 с минимальными потерями напряжения (рассеиваемой мощности) на регулирующем транзисторе 4, т.е, при высоком КПД.При увеличении напряжения источника питания (выбросе напряжения) до определеннои допустимой для нагрузки 2 величины стабилитрон 10 пробивается и в цепочке 7 возникает ток, создающий падение напряжения на резисторе 8. Это вызывает открывание до глубокого насыщения транзистора 5, через который напряжение плюсовой шины питания подается на резистор 6 и базу транзистора 4, который полностью закрывается, так как разность напряжения между их эмиттером и базой становится минимальной, равной напряжению 11 з глубоко насыщенного транзистора 5. При закрытом транзисторе 4 напряжение на нагрузке должно снизиться практически до нуля, Однако этого не происходит, так как включается в работу транзистор 11, который открывается, так как к его переходу база -1339742 эмиттер приложено через резистор 13падение напряжения полностью закрытого транзистора 4. Степень открывания транзистора 11 определяется напряжением стабилизации стабилитрона14, так как транзистор 11 включен посхеме эмиттерного повторителя, длякоторого выходное напряжение примерно равно входному напряжению на базе, Это напряжение выбирается примерно равным напряжению стабилизациистабилитрона 10, т,е, практически используется одинаковый тип стабилитрона. Поэтому при любом по величине выбросе напряжения источника питаниянапряжение на нагрузке 2 сохраняетсяпримерно равным нормальному напряжению источника питания, Стабильностьнапряжения на нагрузке определяетсястабильностью стабилитрона в диапазоне температур и при изменении величины нагрузки, На транзисторе 11 вовсех случаях падает напряжение, равное по величине превьппению напряжения источника по отношению к нормальному напряжению питания,При восстановлении нормальногонапряжения источника схема возвращается в исходное состояние, при котором транзистор 11 полностью закрыт.Положительный эффект изобретениязаключается в том, что нагрузка стабильно защищена от выбросов напряжения источника питания, а при нормальном режиме в устройстве защитырассеивается на регулирующем транзисторе минимальная мощность,Составитель О,ОрловТехред В.Кадар Редактор Н. Бобкова Корректор А,Обручар Заказ 423 б/48 Тираж 617 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения1. Устройство для защиты от пере- напряжений нагрузки, подключаемой к источнику питания, содержащее регулируюший первый транзистор, управляющий второй транзистор, первый резистор и пороговую первуюцепочку, состоящую из последовательно соединенных резисторов и стабилитронов, причем одноименные первые выводы коллектор-эмиттерных переходов первого ивторого транзисторов соединены междусобой и предназначены для подключенияк первому выводу источника питания,второй вывод к ".лектор-эмиттерного перехода первого танзистора предназначен для подключения к первому выводу нагрузки, а база первого тран 1 О зистора соединена с первым выводомпервого резистора, второй вывод которого, соединенный с первым концевымвыводом первой цепочки, предназначендля подключения к вторым выводам на 15 грузкн н источника питания, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюуменьшения уровня перенапряжений ссохранением непрерывности питания нагрузки и повьппения КПД за счет умень 2 О шения мощности, рассеиваемой на регулирующем транзисторе в нормальном режиме питания при отсутствии перенапряжений, в устройство введены компенсирующий третий транзистор и порого 25 вая вторая цепочка, состоящая из последовательно соединенных резисторов истабилитронов, второй концевой выводпервой цепочки соединен с первым выводом коллектор-эмиттерного переходаЗО второго транзистора, а средний ее вывод - с базой второго транзистора,второй вывод коллектор-эмиттерногоперехода которого соединен с базойпервого транзистора, при этом коллекЗ 5 тор третьего транзистора и первыйконцевой вывод второй цепочки соединены с первым выводом коллектор-эмиттерного перехода, а эмиттер третьеготранзистора соединен с вторым выводом40 коллектор-эмиттерного перехода первого транзистора, средний вывод второйцепочки соединен с базой третьеготранзистора, а ее второй хонцевой вывод через общий токопровод соединяетд 5 ся с вторым выводом первого резистора,2, Устройство по п,1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что регулирующий первый транзистор выполнен состав-ным,